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ENGENHARIA AMBIENTAL RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA Disciplina: Física Teórica e Experimental II Professor: Julio Cesar Experimento: Teorema de Stevin e Equilíbrio Hidrostático. Data de realização: 01/09/2016 Data de entrega: 13/10/2016 Turma: J3001 Alunos: Arivaldo Costa Josicleyce Santos Renan Carlos Geovani Viana Waleska Queiroz INTRODUÇÃO Simon Stevin foi um físico e matemático de Flanders que concentrou suas pesquisas nos campos da estática e da hidrostática, no final do século XVI, e desenvolveu estudos também no campo da geometria vetorial. Entre outras coisas, ele demonstrou, experimentalmente, que a pressão exercida por um fluido depende exclusivamente da sua altura. O Teorema de Stevin é a Lei Fundamental da Hidrostática, a qual relaciona a variação das pressões atmosféricas e dos líquidos. Assim, o Teorema de Stevin determina a variação da pressão hidrostática que ocorre nos fluidos. OBJETIVO Explicar o Teorema de Stevin, determinar a variação de pressão no painel hidrostático e determinar as massas específicas dos fluidos envolvidos no experimento. MATERIAL UTILIZADO 1 Painel hidrostático 1 Suporte com haste tripé e sapatas niveladoras 1 Seringa de 10 ml com prolongador 1 Copo de Becker com 250 ml Água PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1. Montagem do Painel Hidrostático. Primeiro foi realizada a montagem do painel hidrostático, em seguida, colocou-se certa quantidade de dois fluidos e se mediu as alturas no painel. 2. Determinação da variação de pressão. Para a determinação da variação de pressão, necessitamos das alturas, portanto temos: Altura (mm) Pef (Pa) ∆p (Pa) h= 0 0 49,05 . 103 h= 5 49,05 . 103 49,05 . 103 h= 10 98,1 . 103 49,05 . 103 h= 15 147,15 . 103 49,05 . 103 h= 20 196,2 . 103 49,05 . 103 Os cálculos realizados foram: h= 5 mm Pef= ρ.g.h Pef= 103x9,81x5 Pef= 49,04 . 103 Pa h= 10 mm Pef= ρ.g.h Pef= 103 . 9,81 . 10= 98,1 . 103 pa h= 15 mm Pef= ρ.g.h Pef= 103 . 9,81 . 15 = 147,15 . 103pa h= 20 mm Pef= ρ.g.h Pef= 103 . 9,81 . 20 = 196,2 . 103 pa 2. Determinação das massas específicas dos fluidos. Representa a relação entre a massa de uma determinada substância e o volume ocupado por ela. Nesse caso iremos determinar as massas específicas pelo teorema de Stevin, relacionado à pressão hidrostática. Para determinar as massas específicas dos fluidos temos: 1. P1=P2 → Px P1=P2 ρx.g.h = ρ.g.h ρx.13=103.32 ρx = 32x103/13 ρx = 2,46x103 Kg/m 2. P3=P4 → Py P3=P4 ρy.g.h = ρ.g.h ρy.17=103.36 ρy = 36x103/17 ρy = 2,11x103 Kg/m ANÁLISE DE RESULTADOS 1. Explicação do Teorema de Stevin A lei de Stevin está relacionada com verificações que podemos fazer sobre a pressão atmosférica e a pressão nos líquidos. Como sabemos, dos estudos no campo da hidrostática, quando consideramos um líquido qualquer que está em equilíbrio, temos grandezas importantes a observar, tais como: massa específica (densidade), aceleração gravitacional local (g) e altura da coluna de líquido (h). Em seu teorema, Stevin diz que: Quando dois pontos de uma mesma porção de um mesmo líquido em equilíbrio estão no mesmo nível, significa que estão submetidos à mesma pressão. A diferença de pressão entre dois pontos de um líquido homogêneo em equilíbrio é dada pela pressão exercida pela coluna de líquido entre eles. Aplicações: Basta notar a pressão exercida nos nossos ouvidos quando mergulhamos numa piscina profunda. Ademais, essa lei explica porque o sistema hidráulico das cidades é obtido pelas caixas d’águas, que estão situadas no ponto mais alto das casas, uma vez que precisam pegar pressão para chegar à população. 2. Caracterização dos fluidos desconhecidos Um fluído era água e possuía massa específica, outro era desconhecido, mas diferenciado pela cor rosa e com massa específica superior da água. CONCLUSÃO Em função dos resultados obtidos, concluímos que a diferença entre as pressões em dois pontos considerados no seio de um líquido em equilíbrio (pressão no ponto mais profundo e a pressão no ponto menos profundo) vale o produto da massa especifica do líquido pelo módulo da aceleração da gravidade do local onde é feita a observação, pela diferença entre as profundidades consideradas. A pressão aumenta com a profundidade. Para pontos situados na superfície livre, a pressão correspondente é igual à exercida pelo ar sobre ela, essa pressão é a atmosférica. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de física. 5ª ed. São Paulo: Scipione, 2000. CARVALHO NETO, C. Z. OMOTE, N. & PUCCI, L. F. S. Física vivencial. São Paulo: Laborciência Editora, 1998. UENO, Toru e YAMAMOTO (1977). Estudos de Física 3 1 ed. (São Paulo: Moderna).
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